Poměr hmotnosti k tělu - Brain-to-body mass ratio

Vztah mezi hmotností mozku a těla u savců[pochybný – diskutovat]

Poměr hmotnosti k tělu, také známý jako poměr hmotnosti k mozku, je poměr mozkové hmoty k tělesné hmotnosti, o kterém se předpokládá hrubý odhad inteligence z zvíře, i když v mnoha případech docela nepřesné. Složitější měření, encefalizační kvocient, bere v úvahu allometrický účinky velmi odlišných velikostí těla u několika taxony.[1][2] Poměr surové hmoty mozku k tělu je však jednodušší a je stále užitečným nástrojem pro srovnání encephisation v rámci druhů nebo mezi poměrně blízce příbuznými druhy.

Vztah velikosti těla a mozku

The kostnatý ušatý má nejmenší známý poměr hmotnosti mozku k tělu ze všech obratlovců[3]

Velikost mozku obvykle zvyšuje s velikostí těla u zvířat (tj. velká zvířata mají obvykle větší mozek než menší zvířata);[4] vztah však není lineární. Drobní savci jako např myši může mít poměr mozek / tělo podobný lidem, zatímco sloni mají poměrně nižší poměr mozek / tělo.[4][5]

U zvířat se předpokládá, že čím větší je mozek, tím větší hmotnost mozku bude k dispozici pro složitější poznávací úkoly. Velká zvířata však potřebují více neuronů, aby reprezentovala svá vlastní těla a ovládala specifické svaly;[je zapotřebí objasnění ][Citace je zapotřebí ] relativní, nikoli absolutní velikost mozku tedy vede k hodnocení zvířat, které se lépe shoduje s pozorovanou složitostí chování zvířat. Vztah mezi poměrem hmotnosti mozku k tělu a složitostí chování není dokonalý, protože inteligenci ovlivňují i ​​další faktory, jako je vývoj nedávné mozková kůra a různé stupně skládání mozku,[6] které zvětšují povrch kůry, což je pozitivně korelovaný u lidí k inteligenci. Známou výjimkou je samozřejmě otok mozku, který sice vede k většímu povrchu, ale nemění inteligenci těch, kteří jím trpí.[7]

Vztah k metabolismu

Vztah mezi hmotností mozku a tělesnou hmotností všech živých obratlovců sleduje dvě zcela oddělené lineární funkce pro chladnokrevný a teplokrevný zvířata.[8] Chladnokrevní obratlovci mají mnohem menší mozek než teplokrevní obratlovci stejné velikosti. Pokud však metabolismus mozku Když se vezme v úvahu, stává se podobný vztah mozku k tělu teplokrevných i chladnokrevných obratlovců, přičemž většina využívá 2 až 8 procent svého bazálního metabolismu pro mozek a míchu.[9]

Srovnání mezi skupinami

DruhMozek: tělo
hmotnostní poměr (E: S)[4]
malé mravence1:7[10]
malé ptáky1:12
myš1:40
člověk1:40
kočka1:100
Pes1:125
žába1:172
lev1:550
slon1:560
kůň1:600
žralok1:2496
hroch1:2789
Viz také: Inteligence kytovců § Velikost mozku

Delfíni mají nejvyšší poměr hmotnosti k mozku ze všech kytovci.[11] Monitor ještěrky, tegus a anolky a nějaký želva druhy mají největší mezi plazy. Mezi ptáky je nejvyšší poměr mozek k tělu papoušci, vrány, straky, sojky a havrani. U obojživelníků jsou studie stále omezené. Buď chobotnice[12] nebo skákající pavouci[13] mít jedny z nejvyšších za bezobratlý, i když některé mravenec druhy mají 14% - 15% své hmotnosti v mozku, což je nejvyšší hodnota známá pro jakékoli zvíře. Žraloci mít jeden z nejvyšších pro Ryba vedle manta paprsky (i když elektrogenní sloní ryby má poměr téměř 80krát vyšší - asi 1/32, což je o něco vyšší než u lidí).[14] Treeshrews mít vyšší poměr mozku k tělesné hmotnosti než kterýkoli jiný savec, včetně lidé.[15] Rejsci[je zapotřebí objasnění ] drží asi 10% své tělesné hmotnosti v mozku.[Citace je zapotřebí ]

Je trendem, že čím větší je zvíře, tím menší je hmotnostní poměr mozek k tělu. Velký velryby mají velmi malý mozek ve srovnání s jejich hmotností a malý hlodavci jako myši mají relativně velký mozek, což dává poměr hmotnosti k mozku podobný tělu.[4] Jedním vysvětlením by mohlo být, že jak se mozek zvířete zvětšuje, velikost nervových buněk zůstává stejná a více nervových buněk způsobí zvětšení mozku v menší míře než ve zbytku těla. Tento jev lze popsat rovnicí tvaru E = CSr, kde E a S jsou hmotnosti mozku a těla, r konstanta, která závisí na rodině zvířat (ale u mnoha obratlovců téměř 2/3[16]), a C je faktor cefalizace.[12] Tvrdilo se, že ekologická nika zvířete, spíše než jeho evoluční rodina, je hlavním determinantem jeho encefalizačního faktoru C.[16]

V eseji „Bligh's Bounty“[17] Stephen Jay Gould poznamenal, že pokud se podíváme na obratlovce s velmi nízkým encefalizačním kvocientem, jejich mozky jsou o něco méně masivní než jejich míchy. Teoreticky by inteligence mohla korelovat s absolutním množstvím mozku, které má zvíře po odečtení hmotnosti míchy od mozku. Tento vzorec je pro bezobratlé zbytečný, protože nemají míchy nebo v některých případech centrální nervový systém.

Kritika

Nedávný výzkum naznačuje, že u subhumánních primátů celá velikost mozku je lepší míra kognitivních schopností než poměr hmotnosti mozku k tělu. Celková hmotnost druhu je větší než predikovaný vzorek, pouze pokud je čelní lalok upraven pro prostorový vztah.[18] Bylo však zjištěno, že poměr hmotnosti mozku k tělu je vynikajícím prediktorem variací schopností řešit problémy šelmy.[19]

U lidí se poměr mozku k tělesné hmotnosti může velmi lišit od člověka k člověku; bylo by to mnohem vyšší u osoby s podváhou než u osoby s nadváhou a vyšší u kojenců než u dospělých. Se stejným problémem se setkáváme při jednání s mořskými savci, kteří mohou mít značné množství tělesného tuku. Někteří vědci proto upřednostňují štíhlou tělesnou hmotnost před hmotností mozku jako lepší prediktor.[20]

Viz také

Reference

  1. ^ „Rozvoj inteligence“. Ircamera.as.arizona.edu. Citováno 2011-05-12.
  2. ^ Cairό, O (2011). „Vnější poznávací opatření“. Přední Hum Neurosci. 5: 108. doi:10.3389 / fnhum.2011.00108. PMC  3207484. PMID  22065955.
  3. ^ Fine, M.L .; Horn, M. H .; Cox, B. (1987-03-23). "Acanthonus armatus, hlubinná teleostní ryba s minutovým mozkem a velkými ušima “. Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences. 230 (1259): 257–265. Bibcode:1987RSPSB.230..257F. doi:10.1098 / rspb.1987.0018. ISSN  0962-8452. PMID  2884671.
  4. ^ A b C d „Velikost mozku a těla ... a inteligence“. SerendipStudio.org. 2003-03-07. Citováno 2019-02-24.
  5. ^ Hart, B.L .; Hart, L. A .; McCoy, M .; Sarath, C. R. (listopad 2001). "Kognitivní chování u asijských slonů: použití a úpravy větví pro přepínání mušek". Chování zvířat. 62 (5): 839–847. doi:10.1006 / anbe.2001.1815. S2CID  53184282.
  6. ^ „Kortikální skládání a inteligence“. Citováno 2008-09-15.
  7. ^ Haier, R.J .; Jung, R.E .; Yeo, R.C .; Head, K .; Alkired, M.T. (2004). "Strukturální variace mozku a obecná inteligence". NeuroImage. 23 (1): 425–433. doi:10.1016 / j.neuroimage.2004.04.025. PMID  15325390.
  8. ^ Graf vztahu mezi hmotností mozku a tělesnou hmotností živých obratlovců Citováno 10. února 2018.
  9. ^ Graf vztahu CNS k metabolismu těla u obratlovců Citováno 10. února 2018.
  10. ^ Seid, M. A .; Castillo, A .; Wcislo, W. T. (2011). "Alometrie miniaturizace mozku u mravenců". Mozek, chování a evoluce. 77 (1): 5–13. doi:10.1159/000322530. PMID  21252471.
  11. ^ Marino, L .; Sol, D .; Toren, K. & Lefebvre, L. (2006). „Omezuje potápění velikost mozku u kytovců?“ (PDF). Věda o mořských savcích. 22 (2): 413–425. doi:10.1111 / j.1748-7692.2006.00042.x.
  12. ^ A b Gould (1977) Od té doby, Darwin, c7s1
  13. ^ „Jumping Spider Vision“. Citováno 2009-10-28.
  14. ^ Nilsson, Göran E. (1996). „Požadavky na kyslík v mozku a těle Gnathonemus Petersii, ryby s výjimečně velkým mozkem“ (PDF). The Journal of Experimental Biology. 199 (3): 603–607. PMID  9318319.
  15. ^ http://genome.wustl.edu/genomes/view/tupaia_belangeri je článek o Tupaia belangeri z The Genome Institute publikovaný Washingtonskou univerzitou, archivovaný na https://web.archive.org/web/20100601201841/https://www.genome.wustl.edu/genomes/view/tupaia_belangeri
  16. ^ A b Pagel M. D., Harvey P. H. (1989). "Taxonomické rozdíly ve škálování mozku na tělesné hmotnosti mezi savci". Věda. 244 (4912): 1589–93. Bibcode:1989Sci ... 244.1589P. doi:10.1126 / science.2740904. PMID  2740904.
  17. ^ „Bligh's Bounty“. Archivovány od originál dne 09.07.2001. Citováno 2011-05-12.
  18. ^ Deaner, Robert O .; Isler, Karin; Burkart, Judith; Van Schaik, Carel (2007). „Celková velikost mozku a ne encefalizační kvocient, nejlépe předpovídá kognitivní schopnost napříč subhumánními primáty“. Brain Behav Evol. 70 (2): 115–124. CiteSeerX  10.1.1.570.7146. doi:10.1159/000102973. PMID  17510549.
  19. ^ Benson-Amram, S .; Dantzer, B .; Stricker, G .; Swanson, E.M .; Holekamp, ​​K.E. (25. ledna 2016). „Velikost mozku předpovídá schopnost řešit problémy u savčích šelem“ (PDF). Sborník Národní akademie věd. 113 (9): 2532–2537. Bibcode:2016PNAS..113.2532B. doi:10.1073 / pnas.1505913113. PMC  4780594. PMID  26811470. Citováno 29. ledna 2016.
  20. ^ Schoenemann, P. Thomas (2004). „Škálování velikosti mozku a složení těla u savců“. Mozek, chování a evoluce. 63 (1): 47–60. doi:10.1159/000073759. ISSN  0006-8977. PMID  14673198.

externí odkazy